[发明专利]一种用于煤火治理的生物基材料及其制备方法与共气化利用方法

说明书

一种用于煤火治理的生物基材料及其制备方法与气化利用方法，该材料由质量比为1：(2～4)：(2～5)：(5～9)的皂角苷、氧化淀粉、膨润土、木质素制备而成。制备方法：从树皮、木屑中提取制得木质素；对木质素进行化学改性处理；将皂角苷粉末和化学改性后的木质素溶解于去离子水中，加入氧化淀粉和膨润土，混合均匀搅拌形成胶状粘稠混合物，恒温干燥后破碎研磨即为用于煤火治理的生物基材料。该方法制备原料简单易得、价格低廉、绿色环保且制备工艺简单，所制备得到的生物基材料能够有效治理大面积煤田火灾，并利用生物基材料和熄灭的氧化煤开展后续共气化制取合成气，同时实现了煤火治理以及生物基材料和废弃氧化煤资源的高效利用。

技术领域

本发明属于煤田火灾治理技术领域，具体涉及一种用于煤火治理的生物基材料及其制备方法与气化利用方法。

背景技术

煤火即煤田火灾，主要发生在已经揭露于地表的煤层以及正在开采的地下煤层。我国煤田火灾极为严重，其中以新疆、内蒙古、宁夏最为严重。煤田火灾不仅烧毁大量煤炭资源，还会释放出有毒有害物质，对生态环境造成严重破坏。针对煤田火灾现有的治理方法，无论是采用挖掘着火煤体隔离火区，还是采用钻孔灌浆、注泡沫以及阻化剂灭火，都会产生大量熄灭的氧化煤，这些氧化煤资源由于被这些灭火材料覆盖导致无法利用，常被当做煤矿废弃物处理，造成极大的浪费。目前的煤田火区治理方法仅仅侧重于灭火，并没有考虑对于这些熄灭的煤炭资源进行后续利用。

此外，近几年提出的泡沫、凝胶、阻化剂等防灭火材料，大部分含有高分子聚合材料，生物降解性差，用于煤田火灾治理后，极易对生态环境造成破坏。因此，针对煤田火灾，研发绿色高效可降解的灭火材料来熄灭火区，控制火灾蔓延，且后续能有效利用熄灭的煤炭资源具有重要意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于煤火治理的生物基材料及其制备方法与气化利用方法，制备原料来源丰富且工艺简单、材料成本低、投资小、绿色环保无污染；所制备得到的生物基材料能够有效治理大面积煤田火灾，后续可利用这些生物质和熄灭的煤协同气化高效制取合成气，同时实现煤火治理以及生物基材料和废弃氧化煤资源的高效利用。

为实现上述目的，本发明提供一种用于煤火治理的生物基材料，由质量比为1：(2～4)：(2～5)：(5～9)的皂角苷、氧化淀粉、膨润土、木质素制备而成。

优选的，所述木质素从树皮、木屑中提取而得；所述木质素进行化学改性处理。

优选的，所述膨润土为钠基膨润土或钙基膨润土。

本发明还提供上述用于煤火治理的生物基材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、木质素的制备

S1-1、将树皮和木屑置于球磨机中粉碎研磨30～60min后，筛选出80～100目的粉末；

S1-2、将筛选出的粉末置于有机溶剂中充分搅拌混合，粉末与有机溶剂的质量比为1：(5～8)，随后放置于高温高压反应釜中，控制反应温度为120～150℃，反应压力为0.2～0.5Mpa，反应时间为60～90min，反应完成后过滤得到滤液；

S1-3、向滤液中加入去离子水，调整pH至2～4，析出粗木质素，最后用索氏抽提法提纯得到木质素；

S2、木质素的化学改性处理

S2-1、将步骤S1得到的木质素按1：(20～30)的质量比溶解在0.1mol/L氢氧化钠溶液中，再向溶液中加入一定量的甲醛，甲醛和木质素的质量比为1：(1.5～3)，然后置于搅拌器中加热至50～70℃，反应时间为30～60min，调节pH至3～5，随后沉淀析出，并用蒸馏水将沉淀洗涤至中性得到羟基化的木质素；